20175212-20175227 实验二 固件程序设计
一、MDK
实验要求
- 参考云班课资源中“信息安全系统实验箱指导书.pdf “第一章，1.1-1.5安装MDK，JLink驱动，注意，要用系统管理员身分运行uVision4，破解MDK（破解程序中target一定选ARM）
- 提交破解程序中产生LIC的截图
- 提交破解成功的截图
实验步骤
- 按照实验指导书上地操作安装并运行uVison4。
- 点击License Mangement，复制CID，再复制到注册机，将生成地LIC复制到keil4中地LIC输入框中，即可实现破解。
二、LED
实验要求
1． 参考云班课资源中“信息安全系统实验箱指导书.pdf “第一章，1.4” KEIL-MDK 中添加 Z32 SC-000 芯片库，提交安装截图
2． 参考云班课资源中“信息安全系统实验箱指导书.pdf “第一章，1.9”完成LED实验，注意“打开Z32的电源开关前，按住Reboot按键不放，两次打开电源开关，Z32即可被电脑识别，进行下载调试。提交运行结果截图
3． 实验报告中分析代码
实验步骤
1.首先在安装了 keil uVision mdk4.74 的前提下，我们才可以安装 SC000 库。 已经安装了 MDK 平台后，成功搭建截图：
2. 选择芯片并将代码下载到芯片上
3. 以下是控制LED闪烁的代码
int main(void)
{
/*********************此段代码勿动***********************/
//系统中断向量设置，使能所有中断
SystemInit ();
// 返回 boot 条件
if(0 == GPIO_GetVal(0))
{
BtApiBack(0x55555555, 0xAAAAAAAA);
}
/*********************此段代码勿动***********************/
GPIO_PuPdSel(0,0); //设置 GPIO0 为上拉
GPIO_InOutSet(0,0); //设置 GPIO0 为输出
while(1)
{
delay(100);
GPIO_SetVal(0,0); //输出低电平，点亮 LED
delay(100);
GPIO_SetVal(0,1); //输出高电平，熄灭 LED
}
}
//延时函数，当系统时钟为内部 OSC 时钟时，延时 1ms
void delay(int ms)
{
int i;
while(ms--)
{
for(i=0;i<950;i++) ;
}
}
4.观察LED闪烁情况
三、UART
实验要求
1． 参考云班课资源中“信息安全系统实验箱指导书.pdf “第一章，1.4” KEIL-MDK 中添加 Z32 SC-000 芯片库，提交安装截图
2． 参考云班课资源中“信息安全系统实验箱指导书.pdf “第一章，1.9”完成LED实验，注意“打开Z32的电源开关前，按住Reboot按键不放，两次打开电源开关，Z32即可被电脑识别，进行下载调试。提交运行结果截图
3． 实验报告中分析代码
实验步骤
1.添加SC-000芯片库
2.UART发送与中断接收实验的代码
Uart.c
extern UINT8 shuju_lens;
extern UINT8 uart_rx_num;
extern UINT8 uart_rx_end;
void UART_Irq Service(void)
{
//*****your code*****/
UARTCR &= ~TRS_EN;
{
do
{
shuju[uart_rx_num] = UARTDR;
if(shuju[uart_rx_num]=='\r'||shuju[uart_rx_num]=='\n')
{
shuju_lens = uart_rx_num;
uart_rx_num=0;
uart_rx_end=1;
}
else uart_rx_num++;
}
while(FIFO_NE & UARTISR);
}
UARTCR |= TRS_EN;
}
/**
* @
函数：波特率设置
* @set
：
0-
默认波特率
115200
，其他：需根据时钟源和分频计算出
set =
时
钟
(hz)/
波特率
* @
返回
: none
*/
void UART_Brp Set(UINT16 set)
{
UINT16 brp=0;
UINT8 fd=0;
if(0 == set)
{
//uartband@115200bps
fd = SCU->UARTCLKCR & 0x80;
switch(fd)
{
case 0x80: /*
外部时钟
12M
晶振
*/
brp = 0x0068;
break;
case 0x00: /*
内部时钟
*/
brp = 0x00AD;
break;
default:
brp = 0x00AD;
break;
}
fd = SCU->UARTCLKCR & 0x7f ;
brp = brp/(fd+1);
}
else
{
brp = set;
}
UARTBRPH = (UINT8)((brp >> 8) & 0x FF);
UARTBRPL = (UINT8)((brp) & 0x FF);
}
/**
* @
函数：初始化
* @
返回：
none
*/
void UART_Init(void)
{
IOM->CRA |= (1<<0); //
使能
Uart
接口
SCU->MCGR2 |= (1<<3); //
使能
Uart
总线时钟
/******
配置
Uart
时钟（建议使用外部晶振）
******/
SCU->SCFGOR |= (1<<6);//
使能外部晶振
SCU->UARTCLKCR |= (1<<7);//
使用外部时钟
// SCU->UARTCLKCR &= ~(1<<7);//
使用内部
OSC
时钟
UART_Brp Set(0); //
设置波特率为默认
115200
UARTISR = 0x FF; //
状态寄存器全部清除
UARTCR |= FLUSH; //
清除接收
fifo
UARTCR = 0; //
偶校验
/******
配置中断使能
******/
UARTIER |= FIFO_NE;
// UARTIER |= FIFO_HF;
// UARTIER |= FIFO_FU;
// UARTIER |= FIFO_OV;
// UARTIER |= TXEND;
// UARTIER |= TRE;
Module Irq Register(Uart_Exception, UART_Irq Service); //
挂载中断号
}
/**
* @
函数：
Uart
发送一个字节
* @dat:
要发送的数据字节
* @
返回：
None
*/
void UART_Send Byte(UINT8 dat)
{
UARTCR |= TRS_EN;
UARTDR = dat;
do
{
if(UARTISR & TXEND)
{
UARTISR |= TXEND;//
清除发送完成标志，写
1
清除
break;
}
}
while (1);
UARTCR &= (~TRS_EN);
}
/**
* @
函数：
Uart
发送一个字符串
* @str:
要发送的字符串
- 76 -
shuju_lens = uart_rx_num;
uart_rx_num=0;
uart_rx_end=1;
}
else uart_rx_num++;
}
while(FIFO_NE & UARTISR);
}
UARTCR |= TRS_EN;
}
/**
* @
函数：波特率设置
* @set
：
0-
默认波特率
115200
，其他：需根据时钟源和分频计算出
set =
时
钟
(hz)/
波特率
* @
返回
: none
*/
void UART_Brp Set(UINT16 set)
{
UINT16 brp=0;
UINT8 fd=0;
if(0 == set)
{
//uartband@115200bps
fd = SCU->UARTCLKCR & 0x80;
switch(fd)
{
case 0x80: /*
外部时钟
12M
晶振
*/
brp = 0x0068;
break;
case 0x00: /*
内部时钟
*/
brp = 0x00AD;
break;
default:
brp = 0x00AD; extern UINT8 shuju[64];
extern UINT8 shuju_lens;
extern UINT8 uart_rx_num;
extern UINT8 uart_rx_end;
void UART_Irq Service(void)
{
//*****your code*****/
UARTCR &= ~TRS_EN;
{
do
{
shuju[uart_rx_num] = UARTDR;
if(shuju[uart_rx_num]=='\r'||shuju[uart_rx_num]=='\n')
{
- 80 -
* @
返回：
None
*/
void UART_Send Num(INT32 num)
{
INT32 cnt = num,k;
UINT8 i,j;
if(num<0) {UART_Send Byte('-');num=-num;}
//
计算出
i
为所发数据的位数
for(i=1;;i++)
{
cnt = cnt/10;
if(cnt == 0) break;
}
//
算出最大被除数从高位分离
k = 1;
for(j=0;j<i-1;j++)
{
k = k*10;
}
//
分离并发送各个位
cnt = num;
for(j=0;j<i;j++)
{
cnt = num/k;
num = num%k;
UART_Send Byte(0x30+cnt);
k /= 10;
}
}
/**
* @
函数：
Uart
发送一个
16
进制整数
* @dat:
要发送的
16
进制数
* @
返回：
None
- 79 -
* @
返回：
None
*/
void UART_Send String(UINT8 * str)
{
UINT8 *p ;
p=str;
while(*p!=0)
{
UART_Send Byte(*p++);
}
}
/**
* @
函数：
Uart
发送某一长度的字符串
* @buf:
要发送的字符串
* @length:
要发送的长度
* @
返回：
None
*/
void uart_Send String(UINT8 buf[],UINT8 length)
{
UINT8 i=0;
while(length>i)
{
UART_Send Byte(buf[i]);
i=i+1;
}
}
/**
* @
函数：
Uart
发送一个十进制整数
* @num:
要发送的整数
break;
}
fd = SCU->UARTCLKCR & 0x7f ;
brp = brp/(fd+1);
}
else
{
brp = set;
}
UARTBRPH = (UINT8)((brp >> 8) & 0x FF);
UARTBRPL = (UINT8)((brp) & 0x FF);
}
/**
* @
函数：初始化
* @
返回：
none
*/
void UART_Init(void)
{
IOM->CRA |= (1<<0); //使能Uart接口
SCU->MCGR2 |= (1<<3); //
使能
Uart
总线时钟
/******
配置
Uart
时钟（建议使用外部晶振）
******/
SCU->SCFGOR |= (1<<6);//
使能外部晶振
SCU->UARTCLKCR |= (1<<7);//
使用外部时钟
// SCU->UARTCLKCR &= ~(1<<7);//
使用内部
OSC
时钟
UART_Brp Set(0); //
设置波特率为默认
115200
UARTISR = 0x FF; //
状态寄存器全部清除
UARTCR |= FLUSH; //
清除接收
fifo
UARTCR = 0; //
偶校验
*/
void UART_Send Hex(UINT8 dat)
{
UINT8 ge,shi;
UART_Send Byte('0');
UART_Send Byte('x');
ge = dat%16;
shi = dat/16;
if(ge>9) ge+=7; //
转换成大写字母
if(shi>9) shi+=7;
UART_Send Byte(0x30+shi);
UART_Send Byte(0x30+ge);
UART_Send Byte(' ');
}
/**
* @
函数：
Uart
接收一个字节
* @param receive addsress
* @
返回：
flag
*/
UINT8 UART_Get Byte(UINT8 *data)
{
UINT8 ret= 0;
if(0 != (UARTISR & FIFO_NE))
{
*data = UARTDR;
ret = 1;
}
return ret;
}
/**
* @
函数：
Uart
接收多个字节
* @param receive addsress
* @len
：
长度
* @
返回：
none
*/
void UART_Receive(UINT8 *receive, UINT8 len)
{
while(len != 0)
{
if(len >= 4)
{
while (!(UARTISR & FIFO_FU));
*receive++ = UARTDR;
*receive++ = UARTDR;
*receive++ = UARTDR;
*receive++ = UARTDR;
len -= 4;
}
else if(len >= 2)
{
while (!(UARTISR & FIFO_HF));
*receive++ = UARTDR;
*receive++ = UARTDR;
len -= 2;
}
else
{
while (!(UARTISR & FIFO_NE));
*receive++ = UARTDR;
len--;
}
}
}
-------------
**main.c**
UINT8 shuju_lens;
UINT8 shuju[64];
UINT8 uart_rx_num;
UINT8 uart_rx_end;
int main(void)
{
/*********************
此段代码勿动
***********************/
//
系统中断向量设置，使能所有中断
System Init ();
//
返回
boot
条件
if(0 == GPIO_Get Val(0))
{
Bt Api Back(0x55555555, 0x AAAAAAAA);
}
/*********************
此段代码勿动
***********************/
UART_Init(); //
初始化
Uart
UART_Send Byte('A'); //Uart
发送一个字符
A
UART_Send Byte('\r');UART_Send Byte('\n');//
换行
UART_Send String("Welcome to Z32HUA!"); //Uart
发送字符串
UART_Send Byte('\r');UART_Send Byte('\n');//
换行
UART_Send Num(1234567890); //Uart
发送一个十进制数
UART_Send Byte('\r');UART_Send Byte('\n');//
换行
UART_Send Hex(0x AA); //Uart
发送一个十六进制数
UART_Send Byte('\r');UART_Send Byte('\n');//
换行
while(1)
{
if(uart_rx_end)
{
uart_rx_end=0;
uart_Send String(shuju,shuju_lens);
}
} //
等待接收中断。
}
//
延时函数，当系统时钟为内部
OSC
时钟时，延时
1ms
void delay(int ms)
{
int i;
while(ms--)
{
for(i=0;i<950;i++) ;
}
}
3 运行截图
四、国密算法
实验要求
1． 网上找一下相应的代码和标准测试代码，在Ubuntu中分别用gcc和gcc-arm编译
2． 四个算法的用途？
3． 《密码学》课程中分别有哪些对应的算法？
4． 提交2，3两个问题的答案
5． 提交在Ubuntu中运行国密算法测试程序的截图
实验步骤
四个算法：
SM1：芯片、智能IC卡、智能密码钥匙、加密卡、加密机等安全产品，广泛应用于电子政务、电子商务及国民经济的各个应用领域（包括国家政务通、警务通等重要领域），对应DES和AES
SM2：椭圆曲线公钥密码算法，密钥管理，数字签名，电子商务，PKI，信息及身份认证等信息安全应用领域，对应算法：ECC椭圆曲线算法。
SM3：杂凑算法，商用密码应用中的数字签名和验证，消息认证码的生成与验证以及随机数的生成。对应算法：：SHA系列算法，MD系列算法、MAC DES，AES
SM4：对称分组算法。无线局域网产品, 用于实现数据的加密/解密运算，以保证数据和信息的机密性。DES，AES
SM2
SM3
SM4
五、SM1
实验要求
1． 参考云班课资源中“信息安全系统实验箱指导书.pdf “第一章，1.4” KEIL-MDK 中添加 Z32 SC-000 芯片库，提交安装截图
2． 参考云班课资源中“信息安全系统实验箱指导书.pdf “第一章，1.16”完成SM1加密实验，注意“打开Z32的电源开关前，按住Reboot按键不放，两次打开电源开关，Z32即可被电脑识别，进行下载调试。提交运行结果截图
3． 实验报告中分析代码
实验步骤
在 user 组下分别双击 Main.c 和 SLE4428.c，就可以看到主函数代码和 SLE4428 程序的源代码。其中工程文件目录的 algorithm 文件夹包含了 Z32HUA_ALG．ALG 函数库，其中包含了国密的加解密算法相关函数库， SM1 加解密函数的调用需要这个库的支持。打开 Main.c，介绍一下主函数， 代码如下
while(KEY_Read Value()!='A'); //等待 A 键按下
lcd_wcmd(0x01);//清屏
lcd_pos(0,0);//定位第一行
lcd_string("按-A 键校验密码");
lcd_pos(1,0);//定位第二行
lcd_string("校验 0x FF,0x FF");
while(KEY_Read Value()!='A'); //等待 A 键按下
lcd_pos(2,0);//定位第三行
if(SLE4428_Pass Word(0x FF,0x FF)==1)
lcd_string("校验成功");
else
{lcd_string("
校验失败
"); return 0;}
lcd_pos(3,0);//
定位第四行
switch(SLE4428_Read Byte(0x03fd)) //
查看剩余密码验证机会
{
case 0xff: lcd_string("
剩余机会：
8
次
");break;
case 0x7f: lcd_string("
剩余机会：
7
次
");break;
case 0x3f: lcd_string("
剩余机会：
6
次
");break;
case 0x1f: lcd_string("
剩余机会：
5
次
");break;
case 0x0f: lcd_string("
剩余机会：
4
次
");break;
case 0x07: lcd_string("
剩余机会：
3
次
");break;
case 0x03: lcd_string("
剩余机会：
2
次
");break;
case 0x01: lcd_string("
剩余机会：
1
次
");break;
case 0x00: lcd_string("
剩余机会：
0
次
");break;
default: break;
} UINT8
jiamiqian[16]={0x00,0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08,0x09,0x0A,0x
0B,0x0C,0x0D,0x0E,0x0F};
UINT8
jiamimiyue[16]={0x00,0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08,0x09,0x0A,
0x0B,0x0C,0x0D,0x0E,0x0F};
UINT8 jiamihou[16];
UINT8 jiemiqian[16],jiemimiyue[16],jiemihou[16];
UINT8
cuowumiyue[16]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00
,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};
while(KEY_Read Value()!='A'); //
等待
A
键按下
B: lcd_wcmd(0x01);//
清屏
lcd_pos(0,0);//
定位第一行
lcd_string("
加密解密实验
");
lcd_pos(1,0);//
定位第二行
lcd_string("1.
加密
");
lcd_pos(2,0);//
定位第三行
lcd_string("2.
解密
");
do
{
C=KEY_Read Value();
}
while(C!='1'&&C!='2'); //
等待
1
或
2
键按下
lcd_wcmd(0x01);//
清屏
if(C=='1') goto jiami;
else if(C=='2') goto jiemi;
else ;
jiami:
lcd_pos(0,0);//
定位第一行
lcd_string("
观看串口调试助手
");
lcd_pos(1,0);//
定位第二行
lcd_string("A
键确认加密
");
UART_Send String("
将加密以下数据
:\r\n");
for(UINT8 i=0;i<16;i++)
{
UART_Send Hex(jiamiqian[i]);
}
UART_Send String("\r\n");
UART_Send String("
加密密钥
:\r\n");
for(UINT8 i=0;i<16;i++)
if(GPIO_Get Val(6)==0) break;
lcd_pos(1,0);//
定位第二行
lcd_string("
请插入
IC
卡
.. ");
delay(1000);
if(GPIO_Get Val(6)==0) break;
lcd_pos(1,0);//
定位第二行
lcd_string("
请插入
IC
卡
...");
delay(1000);
if(GPIO_Get Val(6)==0) break;
}
if(SLE4428_Init And RST(2)!=0x FFFFFFFF) //
收到
ATR
{
lcd_pos(1,0);//
定位第二行
lcd_string("
已插入
SLE4428");
}
else
{
lcd_pos(1,0);//
定位第二行
lcd_string("
卡不正确
");
SLE4428_Deactivation(); //
下电，去激活
delay(1000);
goto A;
}
lcd_pos(2,0);//
定位第三行
lcd_string("
用户代码为：
");
SLE4428_Read Data(0x15,User Code,6); //
读取用户代码
lcd_pos(3,0);//
定位第四行
for(UINT8 i=0;i<6;i++)
UINT8 User Code[5];
UINT8 C;
int main(void)
{
/*********************
此段代码勿动
***********************/
//
系统中断向量设置，使能所有中断
System Init ();
//
返回
boot
条件
if(0 == GPIO_Get Val(0))
{
Bt Api Back(0x55555555, 0x AAAAAAAA);
}
/*********************
此段代码勿动
***********************/
/*
初始化
IC
卡插入检测
IO
口
GPIO6*/
GPIO_Config(6);
GPIO_Pu Pd Sel(6,0); //
上拉
GPIO_In Out Set(6,1); //
输入
UART_Init();
lcd_init();
KEY_Init();
lcd_pos(0,0);//
定位第一行
lcd_string("SLE4428
实验！
");
A: while(1)
{
lcd_pos(1,0);//
定位第二行
lcd_string("
请插入
IC
卡
. ");
delay(1000);
jiemimiyue[i] = cuowumiyue[i];
}
else ;
UART_Send String("
将使用以下密钥进行解密：
\r\n");
for(UINT8 i=0;i<16;i++)
{
UART_Send Hex(jiemimiyue[i]);
}
UART_Send String("\r\n");
lcd_pos(0,0);//
定位第一行
lcd_string("A
键确认解密
");
while(KEY_Read Value()!='A'); //
等待
A
键按下
SM1_Init(jiemimiyue); //SM1
初始化
SM1_Crypto(jiemiqian, 16, 1, 0, 0,jiemihou); //
进行解密
SM1_Close(); //
关闭安全模块
lcd_pos(1,0);//
定位第二行
lcd_string("
解密完成
");
lcd_pos(2,0);//
定位第三行
lcd_string("A
键返回
");
UART_Send String("
解密后的数据为：
\r\n");
for(UINT8 i=0;i<16;i++)
{
UART_Send Hex(jiemihou[i]);
}
UART_Send String("\r\n");
UART_Send String("\r\n");
while(KEY_Read Value()!='A'); //
等待
A
键按下
goto B;
SLE4428_Deactivation(); //
下电，去激活
,
实验结束
{
UART_Send Hex(jiamimiyue[i]);
}
UART_Send String("\r\n");
while(KEY_Read Value()!='A'); //
等待
A
键按下
SM1_Init(jiamimiyue); //SM1
初始化
SM1_Crypto(jiamiqian, 16, 0, 0, 0,jiamihou); //
进行加密
SM1_Close(); //
关闭安全模块
UART_Send String("
加密后的数据
:\r\n");
for(UINT8 i=0;i<16;i++)
{
UART_Send Hex(jiamihou[i]);
}
UART_Send String("\r\n");
lcd_pos(2,0);//
定位第三行
lcd_string("
加密完成
");
lcd_pos(3,0);//
定位第四行
lcd_string("A
键存入
IC
卡
");
while(KEY_Read Value()!='A'); //
等待
A
键按下
for(UINT8 i=0;i<16;i++)
{
SLE4428_Write_Byte(0x20+i,jiamihou[i]); //
设置
IC
卡
0x20
地址为存储
加密数据的地址
}
UART_Send String("
已将数据写入
IC
卡。
\r\n");
UART_Send String("\r\n");
goto B;
jiemi:
lcd_pos(0,0);//定位第一行
lcd_string("观看串口调试助手");
lcd_pos(1,0);//定位第二行
while(1)
{
}
}
//延时函数，当系统时钟为内部 OSC 时钟时，延时 1ms
void delay(int ms)
{
int i;
while(ms--)
{
for(i=0;i<950;i++) ;
}
}
lcd_string(" A 键读取 IC 卡数据");
while(KEY_Read Value()!='A'); //等待 A 键按下
SLE4428_Read Data(0x20,jiemiqian,16);
UART_Send String("读取的数据为：\r\n");
for(UINT8 i=0;i<16;i++)
{
UART_Send Hex(jiemiqian[i]);
}
UART_Send String("\r\n");
lcd_wcmd(0x01);//清屏
lcd_pos(0,0);//定位第一行
lcd_string("读取成功");
lcd_pos(1,0);//定位第二行
lcd_string("选择密钥解密：");
lcd_pos(2,0);//定位第三行
lcd_string("1.正确密钥");
lcd_pos(3,0);//定位第四行
lcd_string("2.错误密钥");
do
{
C=KEY_Read Value();
}
while(C!='1'&&C!='2'); //等待 1 或 2 键按下
lcd_wcmd(0x01);//清屏
if(C=='1')
{
for(UINT8 i=0;i<16;i++)
jiemimiyue[i] = jiamimiyue[i];
}
else if(C=='2')
{
for(UINT8 i=0;i<16;i++)
